JP2023058938A - Control device, control system, and time synchronization method - Google Patents

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Abstract

To achieve time synchronization by arbitrating from information shared among a plurality of control devices.SOLUTION: A control device constituting part of a control system that performs control over a controlled device includes: a communication unit that transmits and receives information about the control device; a shared data storage unit that stores time synchronization information received from a control device, which is a time master device, via the communication unit; a synchronization update unit that controls storage of the time synchronization information in the shared data storage unit of its own control device in synchronization with storage in a shared data storage unit of another control device; a time management unit that detects an amount of deviation of a clock with respect to the time master device, and stores the detected amount of deviation of the clock in the shared data storage unit; and an arbitration unit that selects a time master device based on the amount of deviation of the clock stored in the shared data storage unit, and arbitrates with the other control device, and determines the time master device.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、制御システムを構成する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that constitutes a control system.

各種の社会インフラシステムには、制御システムが設置されている。制御システムには、演算処理を実行する複数の制御装置による制御システムの自動化と効率化とによって、社会インフラシステムが自動化され、効率化されている。 Control systems are installed in various social infrastructure systems. In a control system, a social infrastructure system is automated and made efficient by automating and improving the efficiency of the control system by a plurality of control devices that execute arithmetic processing.

このような制御システムを構成する制御装置は、フィールドに設置されるセンサなどの検出機器から各種の状態量などの取得情報を取得し、制御装置の中央演算処理装置が演算処理を実行する。そして、制御装置は、フィールドに設置されるモータやアクチュエータなどの操作機器に制御指令を出力し、制御対象である操作機器をリアルタイムに制御する。 A control device that constitutes such a control system acquires acquired information such as various state quantities from detection devices such as sensors installed in the field, and the central processing unit of the control device executes arithmetic processing. The control device outputs a control command to operating devices such as motors and actuators installed in the field, and controls the operating devices to be controlled in real time.

また、大規模な社会インフラシステムにおける制御システムは、複数の制御装置が共通ネットワークを介して接続され、分散制御システムを構成する。分散制御システムは、広大なフィールドに設置される複数の検出機器から取得される取得情報を1カ所の制御装置に集約し、演算処理を実行する。このような分散制御システムは、演算処理を実行する制御装置と制御指令を出力する制御装置との役割を分担し、高い効率の制御を実行する。 Also, a control system in a large-scale social infrastructure system comprises a distributed control system in which a plurality of control devices are connected via a common network. A distributed control system aggregates acquired information acquired from a plurality of detection devices installed in a vast field into a single control device and executes arithmetic processing. Such a distributed control system divides the roles of a control device that executes arithmetic processing and a control device that outputs a control command, and executes control with high efficiency.

分散制御システムにおける制御装置間でデータを同期する方法として、共有メモリ方式がある。共有メモリ方式では、分散制御システムを構成するそれぞれの制御装置が、それぞれの制御装置に実装されるメモリに共有メモリを有し、自制御装置は、共有メモリに格納されるデータを他制御装置に送信する。これにより、制御装置間でデータが共有され、制御装置間の通信負荷が軽減される。 A shared memory method is available as a method for synchronizing data between controllers in a distributed control system. In the shared memory method, each control device that constitutes the distributed control system has a shared memory in the memory mounted in each control device, and the own control device transmits data stored in the shared memory to other control devices. Send. As a result, data is shared between the control devices, and the communication load between the control devices is reduced.

さらに、複数の制御装置が時刻同期し、タイミングを合わせて制御対象に対する制御指令を出力することで、複数の工程を同時に実施したり、時系列に所望の時刻に処理するなど、高精度なリアルタイム制御も考えられる。そのため、前述の共通ネットワークでは、時刻同期のための情報をやり取りし、各制御装置が時刻を同期する。 Furthermore, by synchronizing the time of multiple control devices and outputting control commands to the controlled object at the same timing, it is possible to execute multiple processes at the same time and process them in chronological order at the desired time. Control is also conceivable. Therefore, in the above-mentioned common network, information for time synchronization is exchanged, and each control device synchronizes the time.

この技術分野の背景技術として、特開2009―284054号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、時刻基準装置が送信するUTCに対して直接時間同期が確立できる基地局と、直接時間同期が確立できない基地局と、を含む通信システムであって、直接時間同期が確立できない基地局が、直接時間同期が確立できる基地局から時間誤差情報を取得し、取得した情報に基づいて時間同期を確立するためのマスタ局を選択し、遅延量計測のための遅延量計測信号をマスタ局に送信し、マスタ局が、遅延量計測信号を基地局に転送し、遅延量Eを計測して基地局に通知し、基地局が遅延量Eに基づいてマスタ局と時間同期を確立する通信システムが記載されている。 As a background art in this technical field, there is Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-284054 (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a communication system including a base station that can establish direct time synchronization with UTC transmitted by a time reference device and a base station that cannot establish direct time synchronization, and the communication system cannot establish direct time synchronization. A base station acquires time error information from a base station with which direct time synchronization can be established, selects a master station for establishing time synchronization based on the acquired information, and sends a delay amount measurement signal for delay amount measurement. is transmitted to the master station, the master station transfers the delay amount measurement signal to the base station, measures the delay amount E and notifies it to the base station, and the base station establishes time synchronization with the master station based on the delay amount E A communication system is described.

特開2009―284054号公報JP 2009-284054 A

特許文献1に記載された通信システムでは、クロックマスタである複数の基地局から、大元のクロックマスタからの段数が小さい基地局を選んで時刻同期を確立する。しかし、特許文献1には、クロックマスタと自局のクロックのずれ量の考慮や、複数の基地局間で共有した情報から調停して一つのクロックマスタを決定する技術は記載されていない。 In the communication system described in Patent Literature 1, time synchronization is established by selecting a base station having a smaller number of stages from the original clock master from a plurality of base stations that are clock masters. However, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-100000 does not describe a technique for considering the amount of deviation between the clock master and the clock of the own station, or for determining one clock master by arbitrating from information shared among a plurality of base stations.

そこで、本発明は、複数の制御装置間で共有した情報から調停して時刻同期を実現し、高精度なリアルタイム制御を継続し、製品の品質、精度向上させる精度の高い制御を実現する制御装置の提供を目的とする。 Therefore, the present invention provides a control device that realizes time synchronization by arbitrating information shared between a plurality of control devices, continues highly accurate real-time control, and realizes highly accurate control that improves product quality and accuracy. for the purpose of providing

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、被制御装置に対する制御を実行する制御システムを構成する制御装置であって、前記制御装置に関する情報を送受信する通信部と、前記通信部を介して、時刻マスタ装置である制御装置から受信した時刻同期情報を格納する共有データ格納部と、他の前記制御装置の共有データ格納部への格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部へ時刻同期情報の格納を制御する同期更新部と、前記時刻マスタ装置に対するクロックのずれ量を検出し、前記検出されたクロックのずれ量を前記共有データ格納部へ格納する時刻管理部と、前記共有データ格納部に格納された前記クロックのずれ量に基づいて時刻マスタ装置を選択し、他制御装置と調停し時刻マスタ装置を決定する調停部とを備えることを特徴とする。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a control device that constitutes a control system that executes control over a controlled device, and includes a communication unit that transmits and receives information about the control device, and information received from the control device that is a time master device via the communication unit A shared data storage unit for storing time synchronization information, and a synchronization update unit for controlling storage of time synchronization information in the shared data storage unit of the own control device in synchronization with storage in the shared data storage unit of the other control device. a time management unit for detecting a clock deviation amount with respect to the time master device and storing the detected clock deviation amount in the shared data storage unit; and a clock deviation stored in the shared data storage unit. It is characterized by comprising an arbitration unit that selects the time master device based on the quantity and arbitrates with other control devices to determine the time master device.

本発明の一態様によれば、高精度なリアルタイム制御を実現できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, highly accurate real-time control can be realized. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施例1に係る制御システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a control system according to Example 1; FIG. 実施例1に係る制御装置の構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a control device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る制御装置の機能構成を示す図である。3 is a diagram showing a functional configuration of a control device according to Embodiment 1; FIG. 実施例1に係る制御装置の他の機能構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another functional configuration of the control device according to the first embodiment; 実施例1に係る制御装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing operation timings of the control device according to the first embodiment; 実施例1に係る制御装置の情報保持部の内容の一例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example of contents of an information holding unit of the control device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る制御装置の共有データ格納部の内容の一例を説明する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating an example of contents of a shared data storage unit of the control device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る制御装置の時刻同期情報の例を示す図である。5 is a diagram showing an example of time synchronization information of the control device according to the first embodiment; FIG. 実施例1に係る各制御装置の補正後の時刻同期情報の例を示す。4 shows an example of corrected time synchronization information of each control device according to the first embodiment. 実施例1に係る制御装置の時刻同期動作の状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state of time synchronization operation of the control device according to the first embodiment; 実施例1に係る制御装置(制御システム)がセンサから取得される取得情報及び時刻同期情報を共有する処理のフローチャートである。7 is a flow chart of processing in which the control device (control system) according to the first embodiment shares acquired information and time synchronization information acquired from sensors. 実施例1に係る制御装置が制御指令を演算し、制御装置が制御指令を共有する処理のフローチャートである。5 is a flowchart of processing in which the control device according to the first embodiment computes a control command and the control devices share the control command; 実施例2に係る制御装置を鉄鋼システムに適用した一例を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining an example which applied the control device concerning Example 2 to the steel system. 実施例3に係る制御装置をFAシステムに適用した一例を説明する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example in which the controller according to the third embodiment is applied to an FA system;

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、重複する説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that substantially the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted if the description overlaps.

先ず、実施例1に係る制御システムの構成を説明する。 First, the configuration of the control system according to the first embodiment will be explained.

図1は、実施例1に係る制御システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a control system according to the first embodiment.

実施例1の制御システムは、制御装置(制御A)100、制御装置(制御B)101、制御装置(制御C)102が共通ネットワーク1を介して接続され、分散制御システムを構成する。 In the control system of the first embodiment, a control device (control A) 100, a control device (control B) 101, and a control device (control C) 102 are connected via a common network 1 to form a distributed control system.

制御装置100、101、102は、フィールドに設置されるモータ8、11やアクチュエータ9などの操作機器(制御対象である被制御装置)に制御指令(制御信号、指令値などの制御データ)を出力し、操作機器をリアルタイムに制御する。つまり、分散制御システムは、操作機器に対する制御を実行する制御装置によって構成される。 Control devices 100, 101, and 102 output control commands (control data such as control signals and command values) to operating devices (controlled devices to be controlled) such as motors 8 and 11 and actuators 9 installed in the field. and control the operating equipment in real time. In other words, the distributed control system is composed of control devices that execute control over operation devices.

共通ネットワーク1は、例えば、TSN(Time Sensitive Network)と呼称されるIEEE規格で構成される通信方式によるデータ通信を実行するネットワークや、IEC61784などにより規格化される産業用ネットワークなど、時分割制御に基づくタイムスロット通信を使用することにより、制御装置間の通信遅延における時間確定性を向上させるネットワークである。また、接続形態としては、有線ケーブルによる接続や、携帯電話網や無線LANなどの無線での接続でもよい。 The common network 1 is, for example, a network that performs data communication according to a communication method configured according to the IEEE standard called TSN (Time Sensitive Network), an industrial network that is standardized according to IEC 61784, etc., and is capable of time division control. A network that improves time determinism in communication delays between controllers by using time-slotted communication based on Moreover, as a form of connection, a wired cable connection or a wireless connection such as a mobile phone network or a wireless LAN may be used.

制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)1001とメモリ1002とを有する。同様に、制御装置101は、CPU1011とメモリ1012とを有し、制御装置102は、CPU1021とメモリ1022とを有する。 The control device 100 has a CPU (Central Processing Unit) 1001 and a memory 1002 . Similarly, control device 101 has CPU 1011 and memory 1012 , and control device 102 has CPU 1021 and memory 1022 .

メモリ1002には、各制御装置で動作するプログラムAを保持する領域と、各制御装置が取得する保持情報Aを保持する領域と、共通ネットワーク1を介して各制御装置間で共有される共有データを保持する領域(共有データ領域)が設けられる。ここでの共有データには、制御Aで得た取得情報や、他制御装置から受信した制御指令などの情報が含まれる。同様に、メモリ1012は、プログラムBと保持情報Bとを保持する領域、及び、共有データを保持する領域、が設置され、メモリ1022は、プログラムCと保持情報Cとを保持する領域、及び、共有データを保持する領域、が設置される。 The memory 1002 has an area for holding a program A that runs on each control device, an area for holding information A acquired by each control device, and shared data shared between the control devices via the common network 1. is provided (shared data area). The shared data here includes acquired information obtained in control A and information such as control commands received from other control devices. Similarly, the memory 1012 has an area for holding the program B and the held information B, and an area for holding the shared data, and the memory 1022 has an area for holding the program C and the held information C, and An area for holding shared data is provided.

また、制御装置100には、フィールドネットワーク20を介して、センサA7、モータA8、アクチュエータA9が接続される。同様に、制御装置101には、フィールドネットワーク21を介して、センサB10、モータB11が接続され、制御装置102には、フィールドネットワーク22を介して、センサC12、センサC13が接続される。 A sensor A 7 , a motor A 8 and an actuator A 9 are also connected to the control device 100 via a field network 20 . Similarly, a sensor B10 and a motor B11 are connected to the control device 101 via a field network 21, and a sensor C12 and a sensor C13 are connected to the control device 102 via a field network 22. FIG.

なお、フィールドネットワーク20、21、22は、例えば、IEC61158によって規定されるネットワークでもよい。また、制御装置100等と検出機器7等や操作機器8、9等との間を、直接接続して、デジタル信号やアナログ信号を入出力してもよい。この場合、制御装置100等と各検出機器7等や各制御対象8、9等とは、複数の入出力信号線により接続されるとよい。 The field networks 20, 21, and 22 may be networks defined by IEC61158, for example. Alternatively, the control device 100 or the like and the detection device 7 or the like or the operation devices 8 and 9 or the like may be directly connected to input/output digital signals or analog signals. In this case, the control device 100, etc., each detection device 7, etc., and each controlled object 8, 9, etc. are preferably connected by a plurality of input/output signal lines.

制御装置100は、センサ7から入力されたセンシングデータを、共通ネットワーク1を介して、制御装置101及び制御装置102と共有データとして共有する。同様に、制御装置101は、センサ10から入力されたセンシングデータを、共通ネットワーク1を介して、制御装置100及び制御装置102と共有データとして共有し、制御装置102は、センサ12及びセンサ13からの入力を受けて、共通ネットワーク1を介して、制御装置101及び制御装置102と共有データを共有する。 The control device 100 shares sensing data input from the sensor 7 with the control device 101 and the control device 102 via the common network 1 as shared data. Similarly, the control device 101 shares sensing data input from the sensor 10 as shared data with the control device 100 and the control device 102 via the common network 1, and the control device 102 receives data from the sensors 12 and 13. , and shares shared data with the control device 101 and the control device 102 via the common network 1 .

そして、特に、制御装置102は、共有される入力データから、例えば、モータ8、アクチュエータ9、モータ11への制御指令(指令値)を演算し、制御装置101及び制御装置102と制御指令を共有する。一方、制御装置100は、共有される制御指令によって、モータ8及びアクチュエータ9を制御し、同様に、制御装置101は、共有される制御指令によって、モータ11を制御する。 In particular, the control device 102 calculates, for example, a control command (command value) to the motor 8, the actuator 9, and the motor 11 from the shared input data, and shares the control command with the control device 101 and the control device 102. do. On the other hand, the control device 100 controls the motor 8 and the actuator 9 by the shared control commands, and similarly the control device 101 controls the motor 11 by the shared control commands.

なお、フィールドに設置されるセンサ7、センサ10、センサ12、センサ13は、検出機器であり、各種の流量、温度、圧力、張力、回転速度などの状態量である取得情報を検出し、取得する。 The sensors 7, 10, 12, and 13 installed in the field are detection devices, and detect and acquire acquired information, which is state quantities such as various flow rates, temperatures, pressures, tensions, and rotation speeds. do.

次に、実施例1に係る制御装置100の構成を説明する。 Next, the configuration of the control device 100 according to the first embodiment will be explained.

図2は、実施例1に係る制御装置100の構成を説明する説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the control device 100 according to the first embodiment.

制御装置100は、CPU1001、メモリ1002、通信制御部1003、インタフェース部1004、不揮発性記憶媒体1005、バス1006及び入出力部1007を有する。 The control device 100 has a CPU 1001 , a memory 1002 , a communication control section 1003 , an interface section 1004 , a nonvolatile storage medium 1005 , a bus 1006 and an input/output section 1007 .

なお、ここでは、制御装置100について説明するが、制御装置101及び制御装置102も、基本的な構成は、制御装置100と同じである。 Although the control device 100 will be described here, the control devices 101 and 102 also have the same basic configuration as the control device 100 .

CPU1001は、制御装置100の各構成要素の動作を制御する中央演算処理装置である。 A CPU 1001 is a central processing unit that controls the operation of each component of the control device 100 .

メモリ1002には、CPU1001が動作する際に使用される一時的な記憶領域であり、不揮発性記憶媒体1005から転送されるオペレーティングシステム(以下、OSと呼称する)や、アプリケーションプログラムなどが格納される。 The memory 1002 is a temporary storage area used when the CPU 1001 operates, and stores an operating system (hereinafter referred to as an OS) transferred from the nonvolatile storage medium 1005, application programs, and the like. .

また、メモリ1002には、各制御装置で動作するプログラムAを保持する領域と、各制御装置が取得する保持情報A(各制御装置が検出機器や制御対象から取得する情報)を保持する領域と、共通ネットワーク1を介して各制御装置間で共有される共有データ(制御Aで取得される取得情報や制御指令)を保持する領域が設けられる。 In addition, the memory 1002 has an area for holding a program A that operates on each control device, and an area for holding held information A acquired by each control device (information acquired by each control device from a detection device or a controlled object). , an area is provided for holding shared data (obtained information and control commands obtained by control A) shared among the respective control devices via the common network 1 .

通信制御部1003は、共通ネットワーク1を介して、制御装置101及び制御装置102とデータ通信を実行する。データ通信の方式としては、例えば、IEEE802.3規格のMAC(Media Access Control)層の機能が実装されるとよい。なお、通信制御部1003の実装例としては、例えば、IC(Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ゲートアレイなどがある。また、通信制御部1003は、CPU1001と一体化して構成されてもよい。 The communication control unit 1003 performs data communication with the control device 101 and the control device 102 via the common network 1 . As a data communication method, for example, the functions of the MAC (Media Access Control) layer of the IEEE802.3 standard may be implemented. Examples of implementation of the communication control unit 1003 include ICs (Integrated Circuits), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), and gate arrays. Also, the communication control unit 1003 may be integrated with the CPU 1001 .

更に、通信制御部1003は、ネットワークを使用し時刻同期パケットをやり取りして時刻同期プロトコルを実行する機能を有する。つまり、通信制御部1003は、時刻同期パケットの送受信時における計時機能や、時刻同期パケットへの補正値の設定や加算などの機能を有する。このような時刻同期プロトコルとして、IEEE1588、IEEE802.1AS、NTP、SNTPが使用される。また、通信制御部1003は、同期時刻に基づく時刻管理機能を有し、制御装置101及び制御装置102への同期時刻情報を通信する。 Furthermore, the communication control unit 1003 has a function of executing a time synchronization protocol by exchanging time synchronization packets using a network. In other words, the communication control unit 1003 has a function of measuring time when transmitting and receiving a time synchronization packet, and a function of setting and adding a correction value to the time synchronization packet. IEEE1588, IEEE802.1AS, NTP, and SNTP are used as such time synchronization protocols. The communication control unit 1003 also has a time management function based on synchronous time, and communicates synchronous time information to the control devices 101 and 102 .

インタフェース部1004は、共通ネットワーク1との間で、データを送受信する。インタフェース部1004は、例えば、IEEE802.3の物理層の機能が実装される。なお、インタフェース部1004は、通信制御部1003に含まれもよい。 Interface unit 1004 transmits and receives data to and from common network 1 . The interface unit 1004 implements, for example, IEEE802.3 physical layer functions. Note that the interface unit 1004 may be included in the communication control unit 1003 .

図2では、制御装置100は、一つの通信制御部1003及び一つのインタフェース部1004を有しているが、複数の通信制御部1003及び複数のインタフェース部1004を有してもよい。 Although the control device 100 has one communication control unit 1003 and one interface unit 1004 in FIG. 2, it may have multiple communication control units 1003 and multiple interface units 1004 .

不揮発性記憶媒体1005は、情報の記憶媒体であり、例えばOS、アプリケーション、デバイスドライバ、CPU1001を動作させるプログラム、プログラムの実行結果が保存される。 The nonvolatile storage medium 1005 is an information storage medium, and stores, for example, the OS, applications, device drivers, programs that operate the CPU 1001, and execution results of the programs.

不揮発性記憶媒体1005は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリなどで構成される。また、不揮発性記憶媒体1005は、外部記憶媒体として取り外しが容易なUSBメモリ、ソリッドステートドライブなどで構成されてもよい。 The nonvolatile storage medium 1005 is composed of, for example, a hard disk drive, solid state drive, flash memory, or the like. In addition, the nonvolatile storage medium 1005 may be composed of an easily removable USB memory, solid state drive, or the like as an external storage medium.

入出力部1007は、制御装置100に接続される装置、例えば、センサ7から取得情報を取得し、モータ8やアクチュエータ9を制御する入出力インタフェースである。入出力部1007は、例えば、前述の各種のフィールドネットワーク20の機能や、デジタル入出力機能やアナログ入出力機能が実装される。なお、図2では、入出力部1007から1本の信号線を図示しているが、複数の信号線があってもよい。 The input/output unit 1007 is an input/output interface that acquires information from a device connected to the control device 100 , such as the sensor 7 , and controls the motor 8 and the actuator 9 . The input/output unit 1007 is implemented with, for example, the functions of the various field networks 20 described above, digital input/output functions, and analog input/output functions. Although one signal line from the input/output unit 1007 is illustrated in FIG. 2, there may be a plurality of signal lines.

バス1006は、CPU1001、メモリ1002、通信制御部1003、不揮発性記憶媒体1005及び入出力部1007を、通信可能に接続する。 A bus 1006 connects the CPU 1001, memory 1002, communication control unit 1003, nonvolatile storage medium 1005, and input/output unit 1007 so as to be able to communicate with each other.

次に、実施例1に係る制御装置の機能構成を説明する。 Next, the functional configuration of the control device according to the first embodiment will be explained.

図3は、実施例1に係る制御装置の機能構成を示す図である。 3 is a diagram illustrating a functional configuration of a control device according to the first embodiment; FIG.

図3に示す制御装置は、時刻同期部300、通信部301、同期更新部302、共有データ格納部303、時刻管理部304、入出力制御部305、情報保持部306及び調停部307を有する。つまり、制御装置100、制御装置101、制御装置102は、これら機能部を有することが好ましい。特に好ましくは、制御装置100、制御装置101は、これら機能部を有する。 The control device shown in FIG. 3 has a time synchronization unit 300, a communication unit 301, a synchronization update unit 302, a shared data storage unit 303, a time management unit 304, an input/output control unit 305, an information holding unit 306, and an arbitration unit 307. That is, it is preferable that the control device 100, the control device 101, and the control device 102 have these functional units. Particularly preferably, the control device 100 and the control device 101 have these functional units.

時刻同期部300は、時刻同期手順を実行する。時刻同期部300が実行する時刻同期プロトコルは、前述のIEEE1588、IEEE802.1AS、NTP、SNTPなどである。なお、時刻同期部300は、後述の通信部301で時刻同期パケットの送信時や受信時に計測する時刻などを使用し、制御装置101及び制御装置102と時刻同期する。つまり、時刻同期部300は、分散制御システムを構成する他制御装置と時刻同期する。 The time synchronization unit 300 executes a time synchronization procedure. The time synchronization protocol executed by the time synchronization unit 300 is IEEE1588, IEEE802.1AS, NTP, SNTP, and the like described above. Note that the time synchronization unit 300 synchronizes the time with the control device 101 and the control device 102 using the time measured at the time of transmission or reception of the time synchronization packet by the communication unit 301 described later. In other words, the time synchronization unit 300 synchronizes time with other control devices that make up the distributed control system.

なお、時刻同期部300は、CPU1001で動作するアプリケーションで実現してもよいし、通信制御部1003をICやFPGAによるハードウェア論理回路で実現してもよい。また、時刻同期部300を、CPU1001のソフトウェアと通信制御部1003のハードウェアとの両方で構成してもよい。この場合、時刻同期パケットの送信タイミングや受信タイミングの計測機能や、時刻同期パケットフォーマットの生成は、通信制御部1003で処理するとよい。 Note that the time synchronization unit 300 may be implemented by an application that operates on the CPU 1001, and the communication control unit 1003 may be implemented by a hardware logic circuit such as an IC or FPGA. Also, the time synchronization unit 300 may be composed of both the software of the CPU 1001 and the hardware of the communication control unit 1003 . In this case, it is preferable that the communication control unit 1003 processes the function of measuring the transmission timing and the reception timing of the time-synchronized packet and the generation of the time-synchronized packet format.

通信部301は、共通ネットワーク1に接続し、共通ネットワーク1の通信プロトコルに基づいて、通信をする機能部である。例えば、通信部301は、CPU1001で動作するソフトウェア、通信制御部1003、インタフェース部1004で構成される。つまり、通信部301は、共通ネットワーク1を介して、自制御装置に関する情報を他制御装置に送信し、他制御装置に関する情報を他制御装置から受信する。通信部301は、自制御装置に関して自制御装置が取得した情報(センサ情報)を送信し、他制御装置に関して他制御装置が取得した情報(センサ情報)を受信する。 The communication unit 301 is a functional unit that connects to the common network 1 and performs communication based on the communication protocol of the common network 1 . For example, the communication unit 301 is composed of software operating on the CPU 1001 , a communication control unit 1003 and an interface unit 1004 . That is, the communication unit 301 transmits information about its own control device to other control devices and receives information about other control devices from other control devices via the common network 1 . The communication unit 301 transmits information (sensor information) acquired by the self-control device regarding the self-control device, and receives information (sensor information) acquired by the other control device regarding the other control device.

同期更新部302は、通信部301から受信した通信内容を保持する。同期更新部302は、後述の時刻管理部304から通知される同期時刻情報(時刻通知や時刻通知割込などを含む)によって、保持する情報を後述の共有データ格納部303に格納する。つまり、同期更新部302は、他制御装置の共有データ格納部303への共有データ(情報)の格納と同期して、又は、他制御装置の共有データ格納部303からの共有データ(情報)の格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部303へ共有データ(情報)を格納する。 The synchronous update unit 302 holds the communication contents received from the communication unit 301 . The synchronous update unit 302 stores information to be held in the shared data storage unit 303 described later according to the synchronous time information (including time notification and time notification interrupt) notified from the time management unit 304 described later. That is, the synchronous update unit 302 updates shared data (information) from the shared data storage unit 303 of another control device in synchronization with storage of shared data (information) in the shared data storage unit 303 of another control device. In synchronization with the storage, the shared data (information) is stored in the shared data storage unit 303 of the own control device.

共有データ格納部303は、各制御装置間で共有する共有データを保持する機能部である。共有データ格納部303には、各制御装置の共有データ領域が割り当てられる。例えば、各制御装置が周期的なブロードキャスト通信を実行し、受信した制御装置が、送信元の制御装置を識別し、該当する共有データ領域を更新する。共有データ格納部303は、後述の情報保持部306に保持された情報を格納する。そして、共有データ格納部303は、他制御装置から送信された共有データを格納し、後述の演算部401にて演算された制御対象に対する制御指令を格納する。 The shared data storage unit 303 is a functional unit that holds shared data shared among the control devices. A shared data area for each control device is assigned to the shared data storage unit 303 . For example, each control device performs periodic broadcast communication, and the receiving control device identifies the source control device and updates the corresponding shared data area. The shared data storage unit 303 stores information held in the information holding unit 306, which will be described later. The shared data storage unit 303 stores shared data transmitted from other control devices, and stores control commands for controlled objects calculated by the calculation unit 401, which will be described later.

時刻管理部304は、同期時刻に基づいて、各制御装置における後述の情報保持部306の同期時刻情報を管理する。 The time management unit 304 manages synchronous time information in an information holding unit 306 described later in each control device based on the synchronous time.

入出力制御部305は、例えば、制御装置100に接続されるセンサ7から取得情報を取得し、モータ8やアクチュエータ9を制御し、情報を入出力する。つまり、入出力制御部305は、検出機器から取得情報を取得し、制御対象を制御する情報を入出力する。 The input/output control unit 305, for example, acquires acquired information from the sensor 7 connected to the control device 100, controls the motor 8 and the actuator 9, and inputs/outputs information. That is, the input/output control unit 305 acquires acquired information from the detection device and inputs/outputs information for controlling the controlled object.

情報保持部306は、入出力制御部305から入力されるセンサ情報などを保持する。情報保持部306は、例えばリングバッファで構成され、情報保持部306は、センサ情報を保持する際に、時刻管理部304から通知される同期時刻情報(センサ情報を取得した時刻が付加されたセンサ情報)、つまり、センサ情報と当該センサ情報を取得した時刻とを保持する。また、情報保持部306は、時刻同期の状態についても、時刻管理部304からの情報を受け保持する。そして、情報保持部306は、保持したデータを共有データ格納部303に格納する。また、情報保持部306は、共有データ格納部303に格納された情報を取り込んで保持する。 The information holding unit 306 holds sensor information and the like input from the input/output control unit 305 . The information holding unit 306 is configured by, for example, a ring buffer, and when holding the sensor information, the information holding unit 306 receives synchronous time information notified from the time management unit 304 (sensor information added with the time when the sensor information is acquired). information), that is, the sensor information and the time when the sensor information was acquired. The information holding unit 306 also receives and holds information from the time management unit 304 regarding the state of time synchronization. The information holding unit 306 then stores the held data in the shared data storage unit 303 . Also, the information holding unit 306 acquires and holds information stored in the shared data storage unit 303 .

調停部307は、共有データに格納され、共通ネットワーク1に接続されている各制御装置の時刻同期の情報に基づいて、共通ネットワーク1に接続されている制御装置の中から時刻同期のためのクロックマスタを選択する。例えば、クロックマスタからメッセージが受信できなければ、クロックマスタとの通信が切断されており、新しいクロックマスタを選択する。通信の切断は、例えば、無線通信の不安定性によって生じたり、ケーブル断やコネクタ離脱による有線通信回線の切断によって生じ得る。 The arbitration unit 307 selects a clock for time synchronization from among the control devices connected to the common network 1 based on the time synchronization information of each control device connected to the common network 1, which is stored in the shared data. Select master. For example, if it does not receive a message from the clock master, then it has lost communication with the clock master and elects a new clock master. Disconnection of communication may occur, for example, due to instability of wireless communication, or disconnection of a wired communication line due to disconnection of a cable or disconnection of a connector.

このように、実施例1に係る制御装置は、分散制御システムを構成する他制御装置と時刻同期する時刻同期部300と、他制御装置に自制御装置に関する情報を送信し、他制御装置から他制御装置に関する情報を受信する通信部301と、情報に同期時刻情報を付加し、情報を保持する情報保持部306と、共有データを格納する共有データ格納部303と、を有する。 As described above, the control device according to the first embodiment includes the time synchronization unit 300 that synchronizes time with other control devices that configure the distributed control system, and the other control device that transmits information about the own control device to the other control device. It has a communication unit 301 that receives information about the control device, an information holding unit 306 that adds synchronization time information to the information and holds the information, and a shared data storage unit 303 that stores shared data.

また、同期更新部302は、通信部301を介して共有データを送信する。 Also, the synchronization update unit 302 transmits shared data via the communication unit 301 .

次に、実施例1に係る制御装置の他の機能構成を説明する。 Next, another functional configuration of the control device according to the first embodiment will be described.

図4は、実施例1に係る制御装置の他の機能構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating another functional configuration of the control device according to the first embodiment;

図4に示す制御装置は、時刻同期部300、通信部301、同期更新部302、共有データ格納部303、時刻管理部304、入出力制御部305(図示なし)情報保持部306、調停部307及び演算部401を有する。なお、時刻同期部300、通信部301、同期更新部302、共有データ格納部303、時刻管理部304、入出力制御部305、情報保持部306及び調停部307は、図3に示す機能部と同じである。 The control device shown in FIG. 4 includes a time synchronization unit 300, a communication unit 301, a synchronization update unit 302, a shared data storage unit 303, a time management unit 304, an input/output control unit 305 (not shown), an information holding unit 306, and an arbitration unit 307. and a computing unit 401 . Note that the time synchronization unit 300, the communication unit 301, the synchronization update unit 302, the shared data storage unit 303, the time management unit 304, the input/output control unit 305, the information holding unit 306, and the arbitration unit 307 are the functional units shown in FIG. are the same.

この制御装置は、特に、演算部401を有し、制御装置102に対応する。なお、図3に示す制御装置が、演算部401を有してもよい。つまり、制御装置102は、演算部401を有する。 This control device particularly has an arithmetic unit 401 and corresponds to the control device 102 . Note that the control device shown in FIG. 3 may have the calculation unit 401 . That is, the control device 102 has an arithmetic unit 401 .

演算部401は、入出力制御部305に接続されるモータやアクチュエータを制御するため、必要な制御指令を演算する。演算部401における演算処理は、共有データ格納部303から取得する、各制御装置が取得した取得情報(センサ情報)を使用し、実行される。演算部401は、共有データ格納部303に格納されている取得情報(センサ情報)を読み出し、制御指令を演算する。演算される制御指令は、共有データ格納部303に格納され、他制御装置(制御装置100及び制御装置101)と共有する。つまり、演算部401は、通信部301にて送信された共有データに基づいて、制御対象に対する制御指令を演算する。 A computing unit 401 computes necessary control commands to control motors and actuators connected to the input/output control unit 305 . Arithmetic processing in the computation unit 401 is executed using acquired information (sensor information) acquired by each control device, which is acquired from the shared data storage unit 303 . The calculation unit 401 reads acquired information (sensor information) stored in the shared data storage unit 303 and calculates a control command. The calculated control command is stored in the shared data storage unit 303 and shared with other control devices (the control device 100 and the control device 101). That is, the computing unit 401 computes a control command for the controlled object based on the shared data transmitted by the communication unit 301 .

自制御装置(制御装置100及び制御装置101)に割り当てられる制御指令は、自制御装置の共有データ格納部303から読み出され、図2に示す入出力部1007(図3に示す入出力制御部305)に接続されるモータやアクチュエータに出力される。なお、演算部401は、CPU1001で動作するソフトウェアで実現される。 The control command assigned to the own control device (the control device 100 and the control device 101) is read from the shared data storage unit 303 of the own control device and sent to the input/output unit 1007 shown in FIG. 2 (the input/output control unit shown in FIG. 305) are output to the motors and actuators connected. Note that the calculation unit 401 is implemented by software that operates on the CPU 1001 .

次に、実施例1に係る制御装置の動作タイミングを説明する。 Next, operation timings of the control device according to the first embodiment will be described.

図5は、実施例1に係る制御装置の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、制御システムが予め決定される制御周期に基づいて処理を実行する状態を示す。 FIG. 5 is a timing chart showing operation timings of the control device according to the first embodiment, and shows a state in which the control system executes processing based on a predetermined control cycle.

図5(a)は、制御装置100、制御装置101及び制御装置102の各共有データを制御周期の先頭において共有していることを示す。 FIG. 5(a) shows that each shared data of the control device 100, the control device 101, and the control device 102 is shared at the beginning of the control cycle.

制御装置100がデータを共有し、制御装置100のデータ共有時間が終了すると制御装置101がデータを共有し、制御装置101のデータ共有時間が終了すると制御装置102がデータを共有する。そして、制御装置102のデータ共有時間が終了すると、次の制御周期の開始時刻までの間、各制御装置のCPUは、演算や制御などの別の処理を実行する。 The control device 100 shares data, the control device 101 shares data when the data sharing time of the control device 100 ends, and the control device 102 shares data when the data sharing time of the control device 101 ends. Then, when the data sharing time of the control device 102 ends, the CPU of each control device executes other processing such as calculation and control until the start time of the next control cycle.

つまり、各制御装置は、次のデータ共有時間までの間に、センサ情報や時刻同期情報を取得し、保持することにより、同期更新部302によって、各制御装置の共有データ格納部303が、制御周期毎に更新され、データを共有する。 That is, each control device acquires and holds sensor information and time synchronization information until the next data sharing time, so that the shared data storage unit 303 of each control device can be controlled by the synchronization updating unit 302. It is updated every cycle and shares the data.

図5(b)は、制御装置102が制御指令を演算し、演算結果(制御指令)を共有していることを示す。 FIG. 5(b) shows that the control device 102 computes the control command and shares the computation result (control command).

制御装置101のデータ共有期間が終了すると、制御装置102は、制御装置100及び制御装置101から送信された共有データであるセンサ情報と制御装置102におけるセンサ情報とに基づいて、制御指令を演算する。 When the data sharing period of the control device 101 ends, the control device 102 calculates a control command based on sensor information, which is shared data transmitted from the control devices 100 and 101, and sensor information in the control device 102. .

そして、次のデータ共有時間において、得られる演算結果(制御指令)を共有し(制御装置102は、得られる演算結果(制御指令)を制御装置100及び制御装置101に送信し)、制御装置100及び制御装置101は、制御装置102から送信された制御指令により、対応するモータやアクチュエータに対する制御を実行する。 Then, at the next data sharing time, the obtained calculation result (control command) is shared (the control device 102 transmits the obtained calculation result (control command) to the control device 100 and the control device 101), and the control device 100 And the control device 101 controls the corresponding motors and actuators according to the control commands sent from the control device 102 .

次に、実施例1に係る制御装置の情報保持部306の内容の一例を説明する。 Next, an example of contents of the information holding unit 306 of the control device according to the first embodiment will be described.

図6は、実施例1に係る制御装置の情報保持部306の内容の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of contents of the information holding unit 306 of the control device according to the first embodiment.

図6は、時刻t1におけるそれぞれの制御装置の情報保持部306の保持領域内容の一例を示すものであり、図6(a)は、制御装置100の情報保持部306の保持領域内容の一例である保持領域60を示し、図6(b)は、制御装置101の情報保持部306の保持領域内容の一例である保持領域61を示し、図6(c)は、制御装置102の情報保持部306の保持領域内容の一例である保持領域62を示す。 FIG. 6 shows an example of the content of the holding area of the information holding unit 306 of each control device at time t1, and FIG. FIG. 6B shows a holding area 61, which is an example of the content of the holding area of the information holding unit 306 of the control device 101, and FIG. Holding area 62, which is an example of the holding area contents of 306, is shown.

保持領域60には、制御装置100に接続されるセンサ7で取得したセンサ情報a、及び時刻同期情報atが取得時刻と共に格納される。保持領域61には、制御装置101に接続されるセンサ10で取得したセンサ情報b、及び時刻同期情報btが取得時刻と共に格納される。保持領域62には、制御装置102に接続されるセンサ12及びセンサ13で取得したセンサ情報c1、c2、及び時刻同期情報ctが取得時刻と共に格納される。 The holding area 60 stores the sensor information a acquired by the sensor 7 connected to the control device 100 and the time synchronization information at together with the acquired time. The holding area 61 stores the sensor information b acquired by the sensor 10 connected to the control device 101 and the time synchronization information bt together with the acquisition time. In the holding area 62, the sensor information c1 and c2 acquired by the sensors 12 and 13 connected to the control device 102 and the time synchronization information ct are stored together with the acquisition times.

これらの各制御装置の保持領域60に格納された情報は、各制御装置の共有データ格納部303に格納される。 The information stored in the holding area 60 of each control device is stored in the shared data storage section 303 of each control device.

制御装置102の演算部401は、制御装置102の共有データ格納部303に格納される他制御装置及び自制御装置から取得したデータ情報に基づいて、制御指令を演算する。つまり、この演算には、制御装置100にて取得したセンサ7のセンサ情報、制御装置101にて取得したセンサ10のセンサ情報、制御装置102にて取得したセンサ12及びセンサ13のセンサ情報が使用される。 The calculation unit 401 of the control device 102 calculates control commands based on data information acquired from other control devices and the own control device stored in the shared data storage unit 303 of the control device 102 . That is, the sensor information of the sensor 7 acquired by the control device 100, the sensor information of the sensor 10 acquired by the control device 101, and the sensor information of the sensors 12 and 13 acquired by the control device 102 are used for this calculation. be done.

次に、実施例1に係る制御装置の共有データ格納部303の内容の一例を説明する。 Next, an example of contents of the shared data storage unit 303 of the control device according to the first embodiment will be described.

図7は、実施例1に係る制御装置の共有データ格納部303の内容の一例を説明する説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of contents of the shared data storage unit 303 of the control device according to the first embodiment.

制御装置102において、制御指令の演算前では、制御装置100にてセンサ7で取得したセンサ情報(センサ値a)と時刻同期情報(時刻同期at)、制御装置101にてセンサ10で取得したセンサ情報(センサ値b)と時刻同期情報(時刻同期bt)、制御装置102にてセンサ12及びセンサ13で取得したセンサ情報(センサ値c1及びc2)と時刻同期情報(時刻同期ct)とが、共有データ70として、共有データ格納部303に格納される。 In the control device 102, before calculating the control command, sensor information (sensor value a) and time synchronization information (time synchronization at) acquired by the sensor 7 in the control device 100, and sensor information acquired by the sensor 10 in the control device 101 Information (sensor value b) and time synchronization information (time synchronization bt), sensor information (sensor values c1 and c2) acquired by the sensor 12 and the sensor 13 in the control device 102 and time synchronization information (time synchronization ct) are It is stored in the shared data storage unit 303 as the shared data 70 .

そして、制御装置102は、これらのセンサ情報に基づいて、制御指令を演算し、その演算結果(制御指令値)を共有データ格納部303に格納する。 Then, the control device 102 calculates a control command based on the sensor information, and stores the calculation result (control command value) in the shared data storage section 303 .

次に、実施例1に係る制御装置の時刻同期情報の一例を説明する。 Next, an example of time synchronization information of the control device according to the first embodiment will be explained.

図8は、実施例1に係る制御装置の時刻同期情報の例を示す図であり、図7の共有データ70から時刻同期情報を抽出したものである。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the time synchronization information of the control device according to the first embodiment, which is the time synchronization information extracted from the shared data 70 of FIG.

図8(a)は、制御装置102がクロックマスタである場合の時刻同期情報80を示し、例えば、クロックマスタとのクロックのずれ量が格納される。時刻同期atは、制御装置100が有する時計と制御装置102との時刻変化の差分Δa1、及び時刻の差分Δa2が格納される。同様に時刻同期btは、制御装置101の時計と制御装置102との時刻変化の差分Δb1、及び時刻の差分Δb2が格納される。時刻同期ctは、制御装置102が基準時刻を提供するクロックマスタであるため、それぞれの値はゼロとなる。これらの値は、各制御装置の保持領域60にも保持される。CPU1001(演算部401)は、時刻変化の差分及び時刻の差分を加算してクロックを補正する。 FIG. 8A shows time synchronization information 80 when the control device 102 is the clock master, and stores, for example, the amount of clock deviation from the clock master. The time synchronization at stores a time change difference Δa1 and a time difference Δa2 between the clock of the control device 100 and the control device 102 . Similarly, the time synchronization bt stores the time change difference Δb1 between the clock of the control device 101 and the time change between the control device 102 and the time difference Δb2. Since the control device 102 is the clock master to which the control device 102 provides the reference time, each value of the time synchronization ct is zero. These values are also held in the holding area 60 of each controller. The CPU 1001 (arithmetic unit 401) adds the time change difference and the time difference to correct the clock.

ここで、クロックマスタである制御装置102が共有ネットワークから離脱し、次のクロックマスタを選択する場合、前述の調停部307が、共有されている時刻同期情報を参照して、共通ネットワーク1に接続されている制御装置の中から、制御装置102とのクロックのずれ量のうち時刻の差分が小さい制御装置を選択する。制御装置101が選択されクロックマスタになった後、時刻同期情報81は図8(b)のようになる。すなわち、時刻同期atは、制御装置100の時計と制御装置101との時刻変化の差分Δa1’、及び時刻の差分Δa2'が格納される。時刻同期btは、制御装置101が基準時刻を提供するクロックマスタであるため、それぞれの値はゼロとなる。 Here, when the control device 102, which is the clock master, leaves the shared network and selects the next clock master, the above-described arbitration unit 307 refers to the shared time synchronization information and connects to the common network 1. A control device with a small time difference in the amount of clock deviation from the control device 102 is selected from among the control devices that have been set. After the control device 101 is selected and becomes the clock master, the time synchronization information 81 becomes as shown in FIG. 8(b). That is, the time synchronization at stores the difference Δa1′ in time change between the clock of the control device 100 and the control device 101, and the difference Δa2′ in time. Since the control device 101 is the clock master that provides the reference time, each value of the time synchronization bt is zero.

調停部307は、共有データ格納部303に格納された通信路の情報に基づいてクロックマスタになる制御装置を決定してもよい。例えば、各制御装置が接続している共通ネットワーク1の品質情報を用いてもよい。また、共通ネットワーク1が無線による接続形態である場合、電波強度や、基地局か中継局かの情報等に基づいて接続安定性を評価して、クロックマスタになる制御装置を決定してもよい。 The arbitration unit 307 may determine the control device that becomes the clock master based on the communication channel information stored in the shared data storage unit 303 . For example, quality information of the common network 1 to which each control device is connected may be used. Further, when the common network 1 has a wireless connection form, the control device to be the clock master may be determined by evaluating the connection stability based on the radio wave intensity, information on whether it is a base station or a relay station, and the like. .

また、共有される時刻同期情報は、ネットワークに接続されている全ての制御装置について共有する必要はなく、例えば5台分の記憶領域を用意し、ずれ量の小さい制御装置の時刻同期情報を格納してもよい。時刻同期情報の記憶数を限定することによって、共有メモリの容量を低減できる。 In addition, it is not necessary to share the shared time synchronization information for all control devices connected to the network. You may By limiting the number of pieces of time synchronization information stored, the capacity of the shared memory can be reduced.

図9は、実施例1に係る制御システムのクロックマスタに制御装置101が選択された場合の、各制御装置の補正後の時刻同期情報の例を示す。 FIG. 9 shows an example of corrected time synchronization information of each control device when the control device 101 is selected as the clock master of the control system according to the first embodiment.

図9(a)は、制御装置100の補正後の時刻同期情報90であり、クロックマスタが制御装置102の際の時刻同期情報が加算されている。この時刻同期情報に基づいて制御装置100が時刻同期動作を行うことによって、制御装置102がクロックマスタに選択されていた際の時刻同期の状態を維持でき、高精度なリアルタイム制御を実現できる。 FIG. 9A shows corrected time synchronization information 90 of the control device 100, to which the time synchronization information when the clock master is the control device 102 is added. By the control device 100 performing the time synchronization operation based on this time synchronization information, it is possible to maintain the state of time synchronization when the control device 102 was selected as the clock master, and to realize highly accurate real-time control.

図9(b)は、制御装置101の補正後の時刻同期情報91であり、クロックマスタが制御装置102の際の時刻同期情報が加算されている。この時刻同期情報に基づいて制御装置101が時刻同期動作を行うことによって、制御装置102がクロックマスタに選択されていた際の時刻同期の状態を維持することができ、同様に高精度なリアルタイム制御を実現できる。 FIG. 9B shows corrected time synchronization information 91 of the control device 101, to which the time synchronization information when the clock master is the control device 102 is added. By the control device 101 performing the time synchronization operation based on this time synchronization information, it is possible to maintain the state of time synchronization when the control device 102 was selected as the clock master, and similarly high-precision real-time control. can be realized.

この時刻同期情報90は、保持領域60に格納されている共有メモリの保持値から演算したものであり、保持領域60に追記してもよい。 This time synchronization information 90 is calculated from the values held in the shared memory stored in the holding area 60 and may be additionally written in the holding area 60 .

図10は、実施例1に係る制御装置100の時刻同期動作の状態を示す図であり、時間tmを境にクロックマスタが制御装置102から制御装置101に変更された状態を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the state of the time synchronization operation of the control device 100 according to the first embodiment, and shows the state where the clock master is changed from the control device 102 to the control device 101 at time tm.

線111は制御装置102の時計の時刻であり、線112は制御装置100の時計の時刻である。前述の時刻同期プロトコルによって、クロックマスタとの時計の差分を検出し、時刻111への同期のため、制御装置100の時計を合わせるよう制御される。この際、前述のように、時計の時刻変化の差分、及び時刻の差分が各制御装置で共有される。線113は制御装置101の時計の時刻である。前述の補正後の時刻同期情報によって、時刻tm以降も、制御装置102がクロックマスタに選択された際の時刻同期の状態を維持でき、高精度なリアルタイム制御を実現できる。 Line 111 is the time on the clock of control device 102 and line 112 is the time on the clock of control device 100 . The time synchronization protocol described above detects the difference in the clock from the clock master, and is controlled to adjust the clock of the control device 100 for synchronization with the time 111 . At this time, as described above, the difference in time change of the clock and the difference in time are shared by each control device. Line 113 is the time on the clock of control device 101 . With the corrected time synchronization information, even after time tm, the state of time synchronization when the control device 102 is selected as the clock master can be maintained, and highly accurate real-time control can be realized.

他の方法として、制御装置101が時刻情報を配信する際に、制御装置102とのクロックのずれ量を加算した時刻情報を配信しても同様の効果が得られる。 As another method, when the control device 101 distributes the time information, the same effect can be obtained by distributing the time information to which the amount of clock deviation from the control device 102 is added.

また、制御装置102の共通ネットワーク600への接続が復帰した場合は、制御装置102をクロックマスタとして選択することで、時刻同期をずれなく継続できる。 Further, when the connection of the control device 102 to the common network 600 is restored, by selecting the control device 102 as the clock master, time synchronization can be continued without deviation.

さらに、共通ネットワーク600から切断された制御装置は、再度接続が復帰するまでの間、保持領域60に保持している補正後の時刻同期情報によって時計の補正を継続して、共通ネットワーク600への接続が復帰した場合に時刻同期をずれなく継続できる。また、クロックマスタの調停に時間を要する場合にも補正後の時刻同期情報により自走することで、クロックマスタとの接続復帰時においても時刻同期をずれなく継続できる。 Furthermore, the control device that has been disconnected from the common network 600 continues to correct the clock using the corrected time synchronization information held in the holding area 60 until the connection is restored again, and accesses the common network 600. When the connection is restored, time synchronization can be continued without deviation. Further, even when arbitration with the clock master takes time, self-running based on the corrected time synchronization information enables time synchronization to be continued without deviation even when the connection with the clock master is restored.

次に、実施例1に係る制御装置(制御システム)が共有情報を共有する処理を説明する。 Next, a process of sharing shared information by the control device (control system) according to the first embodiment will be described.

図11は、実施例1に係る制御装置(制御システム)がセンサから取得される共有データ(取得情報及び時刻同期情報)を共有する処理のフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart of processing for sharing shared data (acquired information and time synchronization information) acquired from sensors by the control device (control system) according to the first embodiment.

ステップS91にて、制御システムの動作フローが開始する。 At step S91, the operation flow of the control system starts.

ステップS92にて、制御システムが起動する。 At step S92, the control system is activated.

ステップS93にて、時刻同期部300が、他制御装置との時刻同期動作を行う。また、前述のように、クロックマスタが選択される。 In step S93, the time synchronization unit 300 performs time synchronization operation with other control devices. Also, as described above, a clock master is selected.

ステップS94にて、各制御装置が、取得したセンサ情報、及び時刻同期情報を、取得時刻と共に情報保持部306に格納する。 In step S94, each control device stores the acquired sensor information and time synchronization information in the information holding unit 306 together with the acquired time.

ステップS95にて、各制御装置が、情報保持部306に格納されたセンサ情報、及び時刻同期情報を共有データ格納部303に格納し、共有データとして他制御装置と共有する。 In step S95, each control device stores the sensor information and time synchronization information stored in the information holding unit 306 in the shared data storage unit 303, and shares them as shared data with other control devices.

そして、これらのステップが、制御周期毎に繰り返し実行される。 These steps are repeatedly executed in each control cycle.

次に、実施例1に係る制御装置(制御システム)が制御指令を演算し、制御装置(制御システム)が制御指令を共有する処理を説明する。 Next, a process in which the control device (control system) according to the first embodiment calculates a control command and the control device (control system) shares the control command will be described.

図12は、実施例1に係る制御装置(制御システム)が制御指令を演算し、制御装置(制御システム)が制御指令を共有する処理のフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart of processing in which the control device (control system) according to the first embodiment calculates a control command and the control device (control system) shares the control command.

ステップS101にて、制御システムの動作フローが開始する。 At step S101, the operation flow of the control system starts.

ステップS102にて、制御システムが起動する。 At step S102, the control system is activated.

ステップS103にて、時刻同期部300が、他制御装置との時刻同期動作を行う。また、前述のように、クロックマスタが選択される。 In step S103, the time synchronization unit 300 performs time synchronization operation with other control devices. Also, as described above, a clock master is selected.

ステップS104にて、各制御装置が、共有データを共有する。なお、ステップS95に対応するステップである。 In step S104, each control device shares shared data. This step corresponds to step S95.

ステップS104にて、演算部401が制御指令を演算する。 At step S104, the calculation unit 401 calculates a control command.

ステップS105にて、各制御装置が、演算された制御指令を共有する。 At step S105, each control device shares the calculated control command.

そして、これらのステップが、制御周期毎に繰り返される。 These steps are then repeated for each control cycle.

なお、制御装置間の時刻同期情報80の共有の方法は、時刻同期プロトコルにおける時刻同期パケットのユーザ定義領域に格納する方法でもよい。 The method of sharing the time synchronization information 80 between the control devices may be a method of storing it in the user defined area of the time synchronization packet in the time synchronization protocol.

以上のように、実施例1によれば、ずれなく時刻同期を継続し、製品の品質を向上させ、精度の高い制御を実現する制御装置を提供できる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide a control device that maintains time synchronization without deviation, improves product quality, and realizes highly accurate control.

次に、前述した制御装置を鉄鋼システムに適用した実施例を説明する。 Next, an embodiment in which the control device described above is applied to a steel system will be described.

図13は、実施例2に係る制御装置を鉄鋼システムに適用した一例を説明する説明図である。 FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of applying the control device according to the second embodiment to a steel system.

鉄鋼システムは、鉄鋼の熱延設備800を、制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置104及び制御装置105が制御する。制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置104及び制御装置105は、共通ネットワーク600に接続される端末500によって制御される。また、共通ネットワーク600に接続される制御装置100、制御装置101、制御装置102、制御装置104及び制御装置105、及び端末500は、例えば制御装置105をクロックマスタとして時刻同期している。 In the steel system, a steel hot rolling facility 800 is controlled by control devices 100 , 101 , 102 , 104 and 105 . Control device 100 , control device 101 , control device 102 , control device 104 and control device 105 are controlled by terminal 500 connected to common network 600 . Further, the control device 100, the control device 101, the control device 102, the control device 104 and the control device 105, and the terminal 500 connected to the common network 600 are time-synchronized with the control device 105 as a clock master, for example.

加熱炉801で加熱された鋼は、熱延設備800に投入される。熱延設備800は、粗圧延機802、仕上圧延機803、冷却設備804及び巻取機805を有する。 The steel heated in the heating furnace 801 is put into the hot rolling equipment 800 . The hot rolling facility 800 has a rough rolling mill 802 , a finishing rolling mill 803 , a cooling facility 804 and a winder 805 .

温度センサ700によって取得される加熱炉801の温度は、フィールドネットワーク601を介して、制御装置100に入力される。 The temperature of heating furnace 801 acquired by temperature sensor 700 is input to control device 100 via field network 601 .

制御装置101は、送り制御・板速度センサ部701を制御し、粗圧延機802の回転数を調整し、鋼の送り速度を検出する。 The control device 101 controls the feed control/strip speed sensor unit 701, adjusts the rotation speed of the roughing mill 802, and detects the steel feed speed.

制御装置102は、圧延制御・板厚センサ部702を制御し、仕上圧延機803の回転数や張力を調整し、鋼の板厚を検出する。 The control device 102 controls the rolling control/strip thickness sensor unit 702, adjusts the rotation speed and tension of the finishing rolling mill 803, and detects the thickness of the steel.

温度センサ703により取得される冷却設備804の温度は、制御装置104に入力される。 The temperature of cooling equipment 804 obtained by temperature sensor 703 is input to control device 104 .

制御装置105は、巻き取り制御・板厚センサ・板速度センサ部704を制御し、巻取機805の回転数を調整し、鋼の板厚や鋼の巻き取り速度を検出する。また、制御装置105は、各制御装置に対する制御指令の演算を実行する。 The control device 105 controls the winding control/plate thickness sensor/plate speed sensor unit 704, adjusts the rotation speed of the winder 805, and detects the steel plate thickness and the steel winding speed. In addition, the control device 105 executes calculation of control commands for each control device.

また、各制御装置は、前述の動作フローに従って、制御を実行する。 Further, each control device executes control according to the operation flow described above.

ここで、制御装置105と共通ネットワーク600との間で接続される有線ケーブルの断線などによって制御装置105が他制御装置との接続が断たれた場合にも、接続を継続している他制御装置によって 安定した時刻同期を維持できる。このため、取得情報から最適な制御指令を演算でき、品質、精度の高い制御を実現できる。 Here, even if the control device 105 is disconnected from the other control device due to disconnection of the wired cable connected between the control device 105 and the common network 600, the other control device that continues the connection can maintain stable time synchronization. Therefore, the optimum control command can be calculated from the obtained information, and high-quality and high-precision control can be realized.

次に、前述した制御装置をFA(Factory Automation)制御システムに適用した実施例を説明する。 Next, an embodiment in which the control device described above is applied to an FA (Factory Automation) control system will be described.

図14は、実施例3に係る制御装置をFAシステムに適用した一例を説明する説明図である。 FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of applying the control device according to the third embodiment to an FA system.

LAN620にはサーバ520と、監視端末521と、無線ブリッジ522、無線ブリッジ523が接続される。また、制御装置120、121は、無線ブリッジ522に無線接続され、制御装置122、123は、無線ブリッジ523に無線接続される。これによって、制御装置120、121、122、123の制御を実行する。また、制御装置121、122、123は、制御装置120をクロックマスタとして時刻同期している。 A server 520 , a monitoring terminal 521 , a wireless bridge 522 and a wireless bridge 523 are connected to the LAN 620 . Also, the control devices 120 and 121 are wirelessly connected to a wireless bridge 522 , and the control devices 122 and 123 are wirelessly connected to a wireless bridge 523 . Thereby, control of the control devices 120, 121, 122, and 123 is executed. Further, the control devices 121, 122, and 123 are time-synchronized with the control device 120 as a clock master.

制御装置120は、接続されるPLC(Programmable Logic Controller)720を制御し、制御装置121は、接続されるPLC721を制御する。また、制御装置122は、PLC722を制御し、制御装置123は、PLC723を制御する。 Control device 120 controls connected PLC (Programmable Logic Controller) 720 , and control device 121 controls connected PLC 721 . Also, the controller 122 controls the PLC 722 and the controller 123 controls the PLC 723 .

そして、PLC720は、ピッキングロボット822を制御し、PLC721は、コンベアモータ823及びカメラ821を制御し、PLC722は、塗装ロボット824を制御し、PLC723は、カメラ825を制御する。 PLC 720 controls picking robot 822 , PLC 721 controls conveyor motor 823 and camera 821 , PLC 722 controls painting robot 824 , and PLC 723 controls camera 825 .

ベルトコンベア826に搭載される製品(製造対象物)は、PLC720が制御するピッキングロボット822によって、所定の位置・姿勢(例えば、製品の正しい向きなど)に配置される。ベルトコンベア826は、PLC721が制御するコンベアモータ823により、所定の速度で移動する。ベルトコンベア826を移動する製品は、PLC721が制御するカメラ821により撮影され、このカメラ821は、この製品が所定の位置に設置されているか否かを観測する。 The products (manufacturing objects) mounted on the belt conveyor 826 are placed in a predetermined position/orientation (for example, the correct orientation of the product) by the picking robot 822 controlled by the PLC 720 . Belt conveyor 826 is moved at a predetermined speed by conveyor motor 823 controlled by PLC 721 . A product moving on the belt conveyor 826 is photographed by a camera 821 controlled by the PLC 721, and this camera 821 observes whether this product is installed at a predetermined position.

PLC721は、カメラ821で撮影された製品の画像を取得し、製品が所定の位置に設置されているか否かの検査を実行する。PLC722が制御する塗装ロボット824は、製品の表面を塗装する。PLC723が制御するカメラ825は、塗装された製品を撮影し、製品が正しく塗装されている否かを観察する。PLC723は、カメラ825で撮影された製品の画像を取得し、製品が正しく塗装されている否かの検査を実行する。 The PLC 721 acquires the image of the product photographed by the camera 821 and inspects whether the product is installed at a predetermined position. A painting robot 824 controlled by the PLC 722 paints the surface of the product. A camera 825 controlled by the PLC 723 photographs the painted product and observes whether the product is painted correctly. The PLC 723 acquires images of the product captured by the camera 825 and performs inspections to see if the product has been painted correctly.

そして、制御装置121には、カメラ821によるカメラ情報(センサ情報)が入力され、制御装置123には、カメラ852によるカメラ情報(センサ情報)が入力される。 Camera information (sensor information) from the camera 821 is input to the control device 121 , and camera information (sensor information) from the camera 852 is input to the control device 123 .

そして、制御装置121及び制御装置122は、これら入力されるカメラ情報に基づいて、同一の製品に対するカメラ情報である共有データを選択し、制御装置120は、共有データに基づいて、ピッキングロボット822の制御指令を演算する。また、制御装置122は、共有データに基づいて、塗装ロボット824に対する制御指令を演算する。 Based on the input camera information, the control device 121 and the control device 122 select shared data, which is camera information for the same product. Compute control commands. Also, the control device 122 calculates a control command for the painting robot 824 based on the shared data.

なお、ピッキングロボット822が製品を設置し、カメラ821が製品を撮影し、塗装ロボット824が製品を塗装する。カメラ825が製品を撮影する時刻は、制御装置の時刻管理部304により管理される。 A picking robot 822 installs the product, a camera 821 photographs the product, and a painting robot 824 paints the product. The time at which the camera 825 photographs the product is managed by the time management unit 304 of the control device.

ここで、制御装置120と無線ブリッジ522の無線接続が切断された場合、実施例1で述べたように、共有メモリの時刻同期情報から、接続を維持している制御装置121、122、123の中から新たにクロックマスタを調停して選択する。 Here, when the wireless connection between the control device 120 and the wireless bridge 522 is disconnected, as described in the first embodiment, from the time synchronization information of the shared memory, the control devices 121, 122, and 123 maintaining the connection A new clock master is arbitrated and selected from among them.

以上のように、実施例3によれば無線接続が切断された場合でも、時刻同期を安定して維持することができる。このため、取得情報から最適な制御指令を演算でき、品質、精度の高い制御を実現できる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to stably maintain time synchronization even when the wireless connection is disconnected. Therefore, the optimum control command can be calculated from the obtained information, and high-quality and high-precision control can be realized.

なお、実施例1の制御装置は、FAシステムや鉄鋼システムの他、上下水処理システム、発電制御システム、エレベーター制御システム、鉄道制御システム、自動車制御システム、建設機械制御システムなど、種々の制御システムに使用することができる。 The control device of Embodiment 1 can be applied to various control systems such as FA systems, steel systems, water and sewage treatment systems, power generation control systems, elevator control systems, railway control systems, automobile control systems, and construction machine control systems. can be used.

以上に説明したように、本実施例の制御装置は、制御装置に関する情報を送受信する通信部301と、通信部301を介して、時刻マスタ装置である制御装置から受信した時刻同期情報を格納する共有データ格納部303と、他の制御装置の共有データ格納部303への格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部303へ時刻同期情報の格納を制御する同期更新部302と、時刻マスタ装置に対するクロックのずれ量を検出し、検出されたクロックのずれ量を共有データ格納部303へ格納する時刻管理部304と、共有データ格納部303に格納されたクロックのずれ量に基づいて時刻マスタ装置を選択し、他制御装置と調停し時刻マスタ装置を決定する調停部307とを備えるので、複数の制御装置間で共有される情報から調停して時刻同期を実現し、高精度なリアルタイム制御が継続でき、製品の品質を向上させ、精度の高い制御を実現する制御装置を提供することができる。 As described above, the control device of the present embodiment stores the time synchronization information received from the control device, which is the time master device, via the communication unit 301 that transmits and receives information about the control device, and the communication unit 301. a shared data storage unit 303; a synchronization updating unit 302 that controls storage of time synchronization information in the shared data storage unit 303 of the own control device in synchronization with storage in the shared data storage unit 303 of another control device; A time management unit 304 that detects the amount of clock deviation with respect to the master device and stores the detected amount of clock deviation in the shared data storage unit 303; Since it is equipped with an arbitration unit 307 that selects a master device and arbitrates with other control devices to determine a time master device, time synchronization is realized by arbitrating from information shared among a plurality of control devices, and high-precision real-time It is possible to provide a control device that can continue control, improve product quality, and realize highly accurate control.

また、調停部307は、時刻マスタ装置との通信が遮断された場合に、他の前記制御装置から新たに時刻マスタ装置を選択するので、正常に稼働している制御装置を用いて時刻同期を継続できる。 In addition, when the communication with the time master device is cut off, the arbitration unit 307 newly selects the time master device from the other control devices. can continue.

また、調停部307は、共有データ格納部303に格納されたクロックのずれ量が最小の制御装置を時刻マスタ装置に選択するので、時刻補正量が小さくなり、時刻の誤差を小さくできる。 In addition, since the arbitration unit 307 selects the control device with the smallest deviation of the clock stored in the shared data storage unit 303 as the time master device, the amount of time correction becomes small, and the time error can be reduced.

また、時刻管理部304は、接続している通信路の情報を共有データ格納部303へ格納し、調停部307は、格納された通信路の情報に基づいて時刻マスタ装置を選択するので、通信が安定している通信路で転送された時刻同期情報の使用によって、安定した時刻同期を実現できる。 In addition, the time management unit 304 stores information on the connected communication path in the shared data storage unit 303, and the arbitration unit 307 selects the time master device based on the stored information on the communication path. Stable time synchronization can be realized by using time synchronization information transferred through a stable communication channel.

また、調停部307は、元の時刻マスタ装置である制御装置との通信が復帰した場合、当該制御装置を時刻マスタ装置に選択するので、元の時刻マスタ装置に戻すことで、余計な補正を不要として、安定した時刻同期を実現できる。 In addition, when the communication with the control device, which is the original time master device, is restored, the arbitration unit 307 selects the control device as the time master device. As unnecessary, stable time synchronization can be realized.

また、時刻管理部304は、自制御装置の通信が遮断された後、再接続まで自制御装置のクロックのずれ量を加算してクロックを補正し自走するので、時刻同期が不可能になっても、システム全体として動作を継続できる。 In addition, after the communication of the self-control device is interrupted, the time management unit 304 corrects the clock by adding the deviation amount of the clock of the self-control device until the connection is reconnected, so that the time synchronization becomes impossible. However, the system as a whole can continue to operate.

また、共有データ格納部303は、所定数の制御装置から受信した時刻同期情報を格納する記憶領域を有し、クロックの差分が小さい制御装置の時刻同期情報を格納するので、時刻同期情報の記憶数を限定して、共有データ格納部303の記憶容量を低減できる。 In addition, the shared data storage unit 303 has a storage area for storing time synchronization information received from a predetermined number of control devices, and stores time synchronization information of control devices with a small clock difference. By limiting the number, the storage capacity of the shared data storage unit 303 can be reduced.

また、クロックのずれ量は、時刻の差分及び時刻変化の差分であって、調停部307は、クロックの時刻の差分が最小の制御装置を時刻マスタ装置に選択し、制御装置は、時刻の差分及び時刻変化の差分を加算してクロックを補正するので、時刻の差分を用いる時刻同期と比較して、正確に時刻を同期できる。すなわち、時刻変化の差分を用いないと、時刻同期後に制御装置間の時刻差が大きくなるが、時刻変化の差分を用いた時刻同期によって、時刻誤差を長期間低減できる。 The amount of clock deviation is the difference in time and the difference in time change. Since the clock is corrected by adding the time change difference, the time can be synchronized more accurately than the time synchronization using the time difference. That is, if the difference in time change is not used, the time difference between the control devices becomes large after the time synchronization. However, the time error can be reduced for a long period of time by synchronizing the time using the difference in time change.

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. Further, additions, deletions, and replacements of other configurations may be made to a part of the configuration of each embodiment.

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 In addition, each configuration, function, processing unit, processing means, etc. described above may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing a program to execute.

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that implement each function can be stored in storage devices such as memories, hard disks, SSDs (Solid State Drives), or recording media such as IC cards, SD cards, and DVDs.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 In addition, the control lines and information lines indicate those considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all the control lines and information lines necessary for mounting. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.

1、600…共通ネットワーク、20、21、22、601…フィールドネットワーク、1001、1011、1021…CPU、1002、1012、1022…メモリ、7、10、12、13…センサ、8、11…モータ、9…アクチュエータ、100、101、102、104、105、120、121、122、123…制御装置、1003…通信制御部、1004…インタフェース部、1005…不揮発性記憶媒体、1006…バス、1007…入出力部、300…時刻同期部、301…通信部、302…同期更新部、303…共有データ格納部、304…時刻管理部、305…入出力制御部、306…情報保持部、307…調停部、401…演算部、520…サーバ、521…監視端末、700、703…温度センサ、701…送り制御・板速度センサ、702…圧延制御・板厚センサ、704…巻き取り制御・板厚センサ・板速度センサ、720、721、722、723…PLC、822…ピッキングロボット、821…カメラ、823…コンベアモータ、824…塗装ロボット、825…カメラ、826…ベルトコンベア、800…圧延設備、801…加熱炉、802…粗圧延機、803…仕上圧延機、804…冷却設備、805…巻取機。 1, 600... Common network 20, 21, 22, 601... Field network 1001, 1011, 1021... CPU, 1002, 1012, 1022... Memory, 7, 10, 12, 13... Sensor, 8, 11... Motor, 9 Actuators 100, 101, 102, 104, 105, 120, 121, 122, 123 Control device 1003 Communication control unit 1004 Interface unit 1005 Non-volatile storage medium 1006 Bus 1007 Input Output unit 300 Time synchronization unit 301 Communication unit 302 Synchronization update unit 303 Shared data storage unit 304 Time management unit 305 Input/output control unit 306 Information holding unit 307 Arbitration unit , 401... Arithmetic unit 520... Server 521... Monitoring terminal 700, 703... Temperature sensor 701... Feed control/strip speed sensor 702... Rolling control/strip thickness sensor 704... Winding control/strip thickness sensor Plate speed sensor 720, 721, 722, 723 PLC 822 Picking robot 821 Camera 823 Conveyor motor 824 Painting robot 825 Camera 826 Belt conveyor 800 Rolling facility 801 Heating Furnace 802 Rough rolling mill 803 Finishing rolling mill 804 Cooling facility 805 Winding machine.

Claims (11)

被制御装置に対する制御を実行する制御システムを構成する制御装置であって、
前記制御装置に関する情報を送受信する通信部と、
前記通信部を介して、時刻マスタ装置である制御装置から受信した時刻同期情報を格納する共有データ格納部と、
他の前記制御装置の共有データ格納部への格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部へ時刻同期情報の格納を制御する同期更新部と、
前記時刻マスタ装置に対するクロックのずれ量を検出し、前記検出されたクロックのずれ量を前記共有データ格納部へ格納する時刻管理部と、
前記共有データ格納部に格納された前記クロックのずれ量に基づいて時刻マスタ装置を選択し、他制御装置と調停し時刻マスタ装置を決定する調停部とを備えることを特徴とする制御装置。
A control device that constitutes a control system that controls a controlled device,
a communication unit that transmits and receives information about the control device;
A shared data storage unit that stores time synchronization information received from a control device that is a time master device via the communication unit;
a synchronization updating unit that controls storage of time synchronization information in the shared data storage unit of the own control device in synchronization with storage in the shared data storage unit of the other control device;
a time management unit that detects a clock deviation amount with respect to the time master device and stores the detected clock deviation amount in the shared data storage unit;
A control device, comprising: an arbitration unit that selects a time master device based on the amount of deviation of the clock stored in the shared data storage unit, and arbitrates with other control devices to determine the time master device.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記調停部は、前記時刻マスタ装置との通信が遮断された場合に、他の前記制御装置から新たに時刻マスタ装置を選択することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The control device, wherein the arbitration unit newly selects the time master device from the other control devices when communication with the time master device is interrupted.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記調停部は、前記共有データ格納部に格納された前記クロックのずれ量が最小の制御装置を時刻マスタ装置に選択することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The control device, wherein the arbitration unit selects, as the time master device, the control device with the smallest deviation amount of the clock stored in the shared data storage unit.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記時刻管理部は、接続している通信路の情報を前記共有データ格納部へ格納し、
前記調停部は、前記格納された通信路の情報に基づいて時刻マスタ装置を選択することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The time management unit stores information on the connected communication path in the shared data storage unit,
The control device, wherein the arbitration unit selects the time master device based on the stored information of the communication path.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記時刻管理部は、自制御装置が時刻マスタ装置に決定された場合、自制御装置のクロックのずれ量を加算して時刻同期情報を他の前記制御装置に送信することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
When the control device is determined to be the time master device, the time management unit adds a clock shift amount of the control device and transmits time synchronization information to the other control devices. .
請求項2に記載の制御装置であって、
前記調停部は、元の時刻マスタ装置である制御装置との通信が復帰した場合、当該制御装置を時刻マスタ装置に選択することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 2,
The control device, wherein the arbitration unit selects the control device as the time master device when communication with the control device, which is the original time master device, is restored.
請求項6に記載の制御装置であって、
前記時刻管理部は、自制御装置の通信が遮断された後、再接続まで自制御装置のクロックのずれ量を加算してクロックを補正し自走することを特徴とする制御装置。
A control device according to claim 6,
The control device, wherein the time management unit corrects the clock by adding a deviation amount of the clock of the self-control device until reconnection after the communication of the self-control device is interrupted, and runs by itself.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記共有データ格納部は、所定数の前記制御装置から受信した時刻同期情報を格納する記憶領域を有し、クロックの差分が小さい制御装置の時刻同期情報を格納することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The control device, wherein the shared data storage unit has a storage area for storing time synchronization information received from a predetermined number of the control devices, and stores the time synchronization information of the control device with a small clock difference.
請求項1に記載の制御装置であって、
前記クロックのずれ量は、時刻の差分及び時刻変化の差分であって、
前記調停部は、前記クロックの時刻の差分が最小の制御装置を時刻マスタ装置に選択し、
前記制御装置は、前記時刻の差分及び前記時刻変化の差分を加算してクロックを補正することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The clock shift amount is a time difference and a time change difference,
The arbitration unit selects a control device having a minimum time difference between the clocks as a time master device,
The control device according to claim 1, wherein the control device corrects a clock by adding the time difference and the time change difference.
被制御装置に対する制御を実行する制御システムであって、
複数の制御装置と、前記複数の制御装置を通信可能に接続するネットワークとを備え、
前記複数の制御装置の各々は、
前記制御装置に関する情報を送受信する通信部と、
前記通信部を介して、時刻マスタ装置である制御装置から受信した時刻同期情報を格納する共有データ格納部と、
他の前記制御装置の共有データ格納部への格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部へ時刻同期情報の格納を制御する同期更新部と、
前記時刻マスタ装置に対するクロックの時刻変化の差分及び時刻の差分を検出し、前記検出されたクロックの差分を前記共有データ格納部へ格納する時刻管理部と、
前記共有データ格納部に格納された前記制御装置のクロックの時刻の差分から時刻マスタ装置を選択し、他制御装置と調停し時刻マスタ装置を決定する調停部とを有することを特徴とする制御システム。
A control system that controls a controlled device,
comprising a plurality of control devices and a network communicatively connecting the plurality of control devices;
each of the plurality of control devices,
a communication unit that transmits and receives information about the control device;
A shared data storage unit that stores time synchronization information received from a control device that is a time master device via the communication unit;
a synchronization updating unit that controls storage of time synchronization information in the shared data storage unit of the own control device in synchronization with storage in the shared data storage unit of the other control device;
a time management unit that detects a time change difference and a time difference of the clock with respect to the time master device, and stores the detected clock difference in the shared data storage unit;
a control system comprising: an arbitration unit that selects a time master device from the time difference between the clocks of the control devices stored in the shared data storage unit, and arbitrates with other control devices to determine the time master device. .
被制御装置に対する制御を実行する制御システムを構成する制御装置が実行する時刻同期方法であって、
前記制御システムは、複数の制御装置と、前記複数の制御装置を通信可能に接続するネットワークとを有し、
前記時刻同期方法は、
前記制御装置が、時刻マスタ装置である制御装置から受信した時刻同期情報を共有データ格納部に格納し、
前記制御装置が、他の前記制御装置の共有データ格納部への格納と同期して、自制御装置の共有データ格納部へ時刻同期情報の格納を制御し、
前記制御装置が、前記時刻マスタ装置に対するクロックの時刻変化の差分及び時刻の差分を検出し、前記検出されたクロックの時刻の差分を前記共有データ格納部へ格納し、
前記制御装置が、前記共有データ格納部に格納された前記制御装置のクロックの差分から時刻マスタ装置を選択し、他制御装置と調停し時刻マスタ装置を決定することを特徴とする時刻同期方法。
A time synchronization method executed by a control device that constitutes a control system that controls a controlled device,
The control system has a plurality of control devices and a network communicably connecting the plurality of control devices,
The time synchronization method includes:
The control device stores time synchronization information received from a control device that is a time master device in a shared data storage unit,
The control device controls storage of time synchronization information in the shared data storage unit of its own control device in synchronization with storage in the shared data storage unit of the other control device,
The control device detects a time change difference and a time difference of the clock with respect to the time master device, and stores the detected clock time difference in the shared data storage unit,
A time synchronization method, wherein the control device selects a time master device from the difference in the clocks of the control devices stored in the shared data storage unit, and arbitrates with other control devices to determine the time master device.
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